基于生态经济学的区域用水总量与水功能区纳污能力联合分配研究

For studying the integrated optimal distribution of regional water consumption and pollutant carrying capacity, the regional total amount of water consumption and pollutant carrying capacity of water functional zone are looked upon as two equally important elements. The interaction, transformation mechanism and its influence to the system structure and function among different ecological-economic flows are analyzed according to water cycle and followed energy transform and input-output relationship, based on integration of water cycle, ecology economy, energy flow and emergy principles. The integrated optimal distribution model for regional water consumption and pollutant carrying capacity is proposed to achieve the highest comprehensive benefits of economy, society and environment in emergy measures, in which the "three red lines", interaction and transform relationship of water resources ecological-economic system is looked upon as the constraint conditions. Based on structure stability, function sustainability and operating mechanism resilience of water resources ecological-economic system, emergy indices for assessing integrated distrbition results are estibilshed, and the assessment method of theintegrated allocation schemes are studied. The proposed theories and optimal distribution methods of integrated both regional water consumption and pollutant carrying capacity based on ecoeconomics not only enrich the theoretical fundings and research approach on water resources allocation, but also provide a new quantitative analysis method for regulationors' decision-making and management of the "three red lines".

针对用水总量与水功能区纳污能力（水环境容量）联合分配问题，将区域用水总量和水功能区内纳污能力作为同等重要的分配要素,把水循环和生态经济学的物流、能流和能值原理结合，根据水循环伴随的能量转化和投入产出关系，分析水循环过程中各种生态经济流间的相互作用和转换机理及其对系统结构和功能的影响；建立以能值统一度量的经济、社会和生态环境综合效益最大为目标，"三条红线"和刻画系统结构的相互作用和转换关系为约束的用水总量与水功能区纳污能力联合优化分配模型；从水资源生态经济系统的结构稳定性、功能可持续性和运行机制恢复弹性方面，构建联合分配效果评价的能值指标,研究联合分配效果合理性评价方法。提出基于生态经济学的区域用水总量与水功能区纳污能力联合分配的理论和方法,丰富区域水资源配置的理论基础，拓展区域水资源配置的研究途径，并为"三条红线"控制与管理决策提供新的定量分析方法。

本项目以最严格水资源管理制度实施为背景，从区域水资源生态经济系统整体的角度，考虑用水效率、用水量分配和入河污染物的相互影响、相互制约关系，研究用水总量与水功能区限制纳污能力联合优化分配与效果评价的理论、模型和方法。研究主要结论如下：.（1）以“供水-用水-耗水-排水-纳污”的水循环机制为基础，从生态经济学基本观点和原理出发，提出了区域用水总量与水体纳污能力联合分配的概念、内涵和原则，构建了用水总量与纳污能力联合分配模型的体系框架。.（2）视水循环为物质循环和能量流动的过程，从系统整体内部物质循环的角度出发，认知水循环过程的机理及其环节构成，刻画“供水-用水-耗水-排水-纳污”过程中水本身及其伴随的其他物质、能量的循环规律及相互作用关系，构建了各用水部门水循环各环节的能量网络。.（3）通过探索伴随在“供-用-耗-排-纳”各环节中对经济、社会和生态起到的正负效果，总结区域用水总量与纳污能力联合分配效益的构成及其表现形式；提出各项效益的能值计算方法，实现区域用水总量与纳污能力联合分配效益的统一度量和评估。.（4）以水量与排污量的相互制约关系为基础，将区域水量与纳污能力耦合，建立了区域用水总量与纳污能力联合分配方案生成的多目标模型，并进行求解，同时得出水量和纳污能力的分配结果，分析水量与纳污能力的相互制约关系和反向调控机制。.（5）采用结构-功能-运行机制指标构建法，从区域水资源生态经济系统结构稳定性、功能可持续性及运行机制恢复弹性三个方面，构建基于能值的用水总量与纳污能力联合分配效果评价指标体系和量化方法，对区域用水总量与纳污能力联合分配效果进行综合评估。.（6）以郑州市为例，对模型和方法进行了应用研究。得到郑州市2016、2020和2030年不同配置方案下的用水总量与纳污能力联合分配结果，并对联合分配效果进行可持续性评价，推荐最优方案，验证了方法的可行性和有效性。.